[发明专利]线性聚酯的回收方法和装置

说明书

本发明涉及从线性聚酯废料中回收线性聚酯，如PET和PBT的方法，以及实施该方法的装置。

与许多可熔化的热塑性塑料如聚乙烯，聚丙烯或聚苯乙烯不同，线性聚酯如聚对苯二甲酸乙二酯不能通过简单的熔化和再粒化而进行处理，以便制得用于更高质量要求的可回用的原料，这是因为，除非对聚酯进行事先干燥，否则的话，在熔融期间，聚酯将被总是附着的水份水解降解。另一方面，对于聚酯而言，通过水解而使聚合物链的断裂是可逆的，通过适当的反应条件，如真空，高温以及搅拌，并除去所形成的反应水，可进行缩合。与所述的其它塑料相反，所述的聚酯甚至由热或氧化降解所引起的分子链断裂也能恢复。

聚对苯二甲酸乙二酯(PET)废料的特征通常在于：相对于纯PET而言含有增加的羧基末端基浓度，以及减少的乙二醇酯末端基。造成这种情况的原因首先是在熔融期间和在对熔体进行处理期间不可避免的热降解。这将造成这样的情况即在通常的再粒化过程中，通过特性溶液粘度(i.v.)测量的PET的链长将缩短；如果在重复再粒化和回用时观测PET的性能的话，正如在充分循环时所预期的那样，可确定的是，在大约第三个循环之后，特性溶液粘度将大大下降，结果将使得该材料不可利用。通过PET的固相后缩合，可再次使特性溶液粘度升高，然而，由于羧基末端基同时也将增加并且乙二醇酯末端基将减少，因此，这种方法将受到限制。COOH/OH的比率越大，通过后缩合可实现的特性溶液粘度将越低，而且后缩合产品的COOH浓度将越大。

PET的循环方法是已知的，其中一种方法是，将不规则的废料破碎并压实，以致使处理过的废料部分能连续地通过轴或其它的干燥器，以便使废料部分完全干燥。然后，再进行熔融和后缩合。该方法的缺点在于：由于设备和能量消耗的程度，因此，废料的干燥将是十分昂贵的，并且水解降解不能完全避免，因此应小心地对废料进行干燥。

利用这些方法，在最终产物中可以得到的缩合度将取决于用作原料的聚酯废料的质量，特别是将取决于其特性溶液粘度(i.v.)及其COOH的浓度。因此，由该方法得到的最终产物将不能用于许多需要一定缩合度的应用场合。因此应将这些产物称为劣质品。

此外，这些方法不能补偿不时增加的并且在聚酯重复循环中尤其是在实际的密闭循环中不可避免的乙二醇酯末端基的损失。

本发明的目的是提供一种利用同时进行的水解和糖解降解，回收线性聚酯的方法和装置；由此，可得到高质量的循环聚酯，结果是，甚至在密闭循环中也能进行循环，可以预期的是，设备的尺寸和能量的消耗均将很小。特别是，本发明的目的是生产具有准确缩合度的聚酯，该聚酯将用于各别的用途，而与原料聚酯的质量(i.v.，羰基末端基的浓度)无关。

根据本发明，提供了一种从可变形式的聚酯废料中连续回收线性聚酯的方法，其中将未干燥的废料熔融，聚合物链通过附着的水份而进行水解降解，将与聚合物基本组成单元相应的二醇添加至该熔体中，从而产生糖解降解，并且将如此处理过的熔体进一步缩合至所希望的聚合度，以这样的用量添加二醇，即在后缩合之前，熔体的COOH/OH末端基的摩尔比率在0.3和0.1之间。

根据本发明的另一方面，提供了一种从可变形式的聚酯废料中连续回收线性聚酯的装置，该装置有用于计量废料和排出挥发性组份的排气挤出机；用于过滤熔体的第一过滤装置；用于计量添加二醇和如果需要其它添加剂至熔体中的计量装置；用于混合并均化熔体的静态混合器；用于进一步使熔体缩合至希望的聚合度的水平设置的后缩合反应器；以及用于将熔体排出并输送至另外加工工段的泵。

与本发明相对应，将未干燥的废料加入进行熔融加工的挤塑机中，在熔体中发生水解降解。只需将废料进行充分预破碎，以使废料能在没有任何问题的情况下通过与挤塑机上游连接的撕碎装置的入口。向熔体中添加二醇，例如乙二醇，使之与待处理的聚合物如PET的基本组成单元相一致，然后，在类似于连续聚酯缩合工厂中的最终反应器的反应器中，使熔体缩合至加工所希望的缩合度。因此，容忍了聚酯的水解降解，并且以化学计量需要量添加二醇添加剂，从而在熔体缩合时得到了其分子量再次升高的所希望的聚酯。通过添加二醇如乙二醇而引起的聚合物如PET的部分糖解，将降低COOH/OH末端基的浓度比，以致使在随后的熔体后缩合时，将不可逆地得到所希望的特性溶液粘度。因此，最终产物可以用于通常的各种用途，如纱线，薄膜和瓶，并且可以与由原料单体生产的聚酯相比。

由于有目的的控制，在一定聚合度下温度的降低，以及糖解降解作用限制在15和35之间，因此，能保证适合最终产物所希望的参数。